古代科技文化景区 文字说明(四)

   利用磁石的指极性创造出各种指示方向的工具是中国人的一项创举，被列为四大发明之一。古代中国以南方为尊，故以指示南方为标准，所用名称皆带“南”字。
   磁性指南工具在其自身的发展过程中，又因其磁体形状不同，可分为司南、指南针两大阶段。
   早在战国时期（前475 — 前221年），中国古籍就有关于“司南”的记载。《韩非子·有度篇》云：“先王立司南以端朝夕。”“端朝夕”就是正四方的意思。可见此时中国已制成并使用司南。汉代的司南由青铜地盘与磁勺组成。地盘内圆外方，中心圆面下凹，磨制光滑；圆外盘面周围铸八天干、十二地支和四卦 ，三者穿插排列，子为正北，顺时针方向依次是癸、丑、艮、寅、甲、卯（正东）、乙、辰、巽、已、丙、午（正南）、丁、未、坤、申、庚、酉（正西）、辛、戊、乾、亥、壬共二十四个方位。磁勺以天然磁体制成，置于中心圆面上，勺头为北（N），勺尾为南（S）。磁勺在中心圆内可顺利转动，静止时，头尾即分别指示北南两方。司南的使用长达一千多年，唐代（618 — 907年）仍然继续使用。
   从北宋（960 — 1127年）开始，磁性指南针工具的发展进入第二阶段。它有两大变化：一是人工磁体代替了天然磁石，另一是磁针代替了磁勺。
   人工磁体是分别用地磁感应法或磨擦传磁法制成的。前者是将铁质物在火中烧红烧透，然后取出按南北方向放在地上。因受地磁的感应，铁质物冷却后就带有磁性。后者是将铁针在天然磁体上磨擦，于是此针也有了磁性。人工磁化方法的发明，在磁学和地磁学的发展史上都有着极其重要的意义。北宋时利用地磁感应制成水浮法指南鱼，而指甲法、碗唇法、缕悬法、水浮法四种指南针，则利用了磨擦传磁法。
   指甲法、碗唇法是将磁针平放在指甲或瓷碗口上，由于磁针在指甲和碗唇上易滑落，因此这两种指南针可作实验，但不实用。
   缕悬法结构是，有独根蚕茧丝悬挂磁针，针下放置标有二十四方位的木盘，静止时，磁针两端所指即南北二方。北宋科学家沈括以此种针型作实验，发现磁针所指并非正南正北；其南端“常微偏东”，从而首先观察到地磁偏角现象。此偏角是磁子午线与真子午线之间形成的夹角。这个夹角，因地因时而变动。实用时，只有将磁偏角因素考虑在内，才能准确地使用磁性指南工具。沈括的发现为科学地使用指南针奠定了基础。
水浮法则是将磁针横穿灯草，放入盛水的瓷碗中，灯草质轻，借助水的浮力，磁针即横浮于水面。由于水面具有趋向平衡的性能，只要不是大幅度急剧振荡，则不会妨碍磁针的指向作用。因而此种针型实用性强，首先被选用在海船上。北宋人朱或
   所著《萍洲可谈》记载，公元1099 — 1102年间进出于广州港的中国海船已经使用指南针导航。徐兢在《宣和奉使高丽图经》中更明确指出，公元1123年北宋使节出访高丽国所乘航船使用了水浮法指南针。指南针是全天侯导航工具，开创了航海事业的新纪元。
   航海事业的兴旺，需要有较好的指向仪器，因而直接推动了指南针的发展。南宋（1127 — 1279年）时将磁针与划分方位的装置组装成完整的仪器。当时叫做盘针、经盘、地螺，后世才改称为罗盘。南宋时对方位的选择亦有发展，正指二十四方位为“正针”，所指在两针之间的是“缝针”；盘面虽仍为二十四方位，但实际已增为四十八方位。南宋的罗盘一种是水罗盘，即磁针采用了水浮式；还有一种是用尖状物支撑磁针，称为旱罗盘。1985年，江西省临川县南宋人朱济南墓出土一件“张仙人”陶俑，俑之左手所持者就是一件旱罗盘。
早期使用磁性指南针导航，还需要借助于天文导航与地文导航知识。后来将船舶航向的变动与指针变动的对应关系总结出来，成为这条航线的针路。有了针路，海船才能脱离天文导航而只依靠指南针导航。针路上指针的变更点称为针位，将针位以文字著录，则称为针经。现在所存最早记有针位的书是元人周达观的《真腊风土记》。周达观于公元1295年以随从身份出使真腊国（今柬埔寨），往返皆走海路。该书开头记有航行的针位。“自温州开洋，行丁未针。历闽广海外诸州港口，过七洲洋，经交趾洋，到占城。又自占城顺风可半月到真蒲，乃其境也。”明初郑和七下西洋，在其航海图中，也记载了沿线的针位。
   十四世纪时，元代又制成支撑式的指南龟。其形制是：取木块刻成龟形，腹中嵌以磁体，将木龟置于尖状立柱上，以支撑点为中心，木龟可作平面旋转运动，静止时，其首尾分指南北。但它不是针形，本身亦无方位刻度，所以不属于罗盘之列。
   中国发明的磁性指南工具，大约在十三世纪时先后传入亚、欧各国。它促进了航海事业的兴旺，增进了各国人民之间的文化交流与贸易往来，对世界经济、文化的发展起到巨大的推动作用。

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